C# 设计模式（行为型模式）：命令模式 (Command Pattern)
一、什么是命令模式？
命令模式（Command Pattern）是一种行为型设计模式，它将请求封装成一个对象，从而使你可以用不同的请求、队列或者日志来参数化对象。此模式使得请求的发送者和接受者完全解耦。
在命令模式中，一个命令就是一个独立的对象，包含了执行请求所需的所有信息。这种模式非常适合需要撤销/重做操作或事务管理的场景。
二、模式结构
- Command（抽象命令类）：声明执行操作的接口。
- ConcreteCommand（具体命令类）：实现命令接口，绑定一个接收者对象，调用接收者的相应操作。
- Invoker（调用者）：调用命令对象执行具体请求。
- Receiver（接收者）：执行命令请求的具体对象。
- Client（客户端）：创建命令对象并设置接收者和调用者。
三、适用场景
- 撤销/重做操作：如文本编辑器的撤销和重做功能。
- 任务队列：将请求放入队列以便稍后执行。
- 事务系统：需要记录日志并支持操作回滚。
四、C# 实现案例
1. 场景描述
模拟一个智能家居系统，支持打开和关闭灯的功能，同时能够支持撤销上一个操作。
2. 实现代码
using System;
using System.Collections.Generic;
namespace CommandPatternExample
{
// 命令接口
public interface ICommand
{
void Execute();
void Undo();
}
// 具体命令：打开灯
public class LightOnCommand : ICommand
{
private Light _light;
public LightOnCommand(Light light)
{
_light = light;
}
public void Execute()
{
_light.On();
}
public void Undo()
{
_light.Off();
}
}
// 具体命令：关闭灯
public class LightOffCommand : ICommand
{
private Light _light;
public LightOffCommand(Light light)
{
_light = light;
}
public void Execute()
{
_light.Off();
}
public void Undo()
{
_light.On();
}
}
// 接收者：灯
public class Light
{
public void On()
{
Console.WriteLine("灯已打开");
}
public void Off()
{
Console.WriteLine("灯已关闭");
}
}
// 调用者
public class RemoteControl
{
private ICommand _command;
private Stack<ICommand> _commandHistory = new Stack<ICommand>();
public void SetCommand(ICommand command)
{
_command = command;
}
public void PressButton()
{
_command.Execute();
_commandHistory.Push(_command);
}
public void PressUndo()
{
if (_commandHistory.Count > 0)
{
var lastCommand = _commandHistory.Pop();
lastCommand.Undo();
}
else
{
Console.WriteLine("没有可撤销的操作");
}
}
}
// 客户端
class Program
{
static void Main(string[] args)
{
// 创建接收者
var light = new Light();
// 创建命令
var lightOn = new LightOnCommand(light);
var lightOff = new LightOffCommand(light);
// 设置调用者
var remote = new RemoteControl();
// 打开灯
remote.SetCommand(lightOn);
remote.PressButton();
// 关闭灯
remote.SetCommand(lightOff);
remote.PressButton();
// 撤销操作
remote.PressUndo();
remote.PressUndo();
}
}
}
五、运行结果
执行上述代码，输出如下：
灯已打开
灯已关闭
灯已打开
灯已关闭
六、优缺点分析
优点：
- 解耦发送者和接收者：命令模式将调用者与接收者隔离。
- 支持撤销和重做：通过记录命令历史，可以轻松实现撤销和重做操作。
- 扩展性强：增加新命令时，只需实现命令接口，原有代码无需修改。
缺点：
- 类数量增加：每个命令都需要一个具体命令类，可能导致类数量过多。
- 实现复杂：如果命令链条较长或逻辑复杂，会增加代码的维护难度。
七、实际应用场景
- 文本编辑器：实现撤销和重做功能。
- 智能家居系统：管理多个设备的操作。
- 游戏开发：管理用户的操作记录。
- 任务队列系统：将请求封装为命令对象进行异步处理。
八、总结
命令模式是一种功能强大且灵活的设计模式，适合需要将请求与实际执行解耦的场景。通过命令模式，可以轻松实现操作的撤销、重做以及请求的排队处理。如果你的应用程序需要这些功能，不妨试试命令模式！
希望本文能帮助你更好地理解命令模式。如果你有任何问题或建议，欢迎在评论区留言！ 😊
